節(jié)能回饋型電動(dòng)汽車加載試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究

杜立云

摘 要：隨著動(dòng)力電池技術(shù)的逐漸成熟，綠色環(huán)保的電動(dòng)汽車已經(jīng)成為未來(lái)汽車的發(fā)展趨勢(shì)，而加載試驗(yàn)臺(tái)是電動(dòng)汽車生產(chǎn)廠家的必備檢驗(yàn)設(shè)備，設(shè)計(jì)一款高效節(jié)能的加載試驗(yàn)臺(tái)，滿足用戶性能要求的同時(shí)節(jié)省大量的能源消耗成本。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；驅(qū)動(dòng)電機(jī)；控制系統(tǒng)；試驗(yàn)臺(tái)

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

面對(duì)日益嚴(yán)峻的大氣環(huán)境壓力，高效率、無(wú)污染的電動(dòng)汽車得到了許多國(guó)家政府和企業(yè)的高度重視，并被視為改善交通能源結(jié)構(gòu)以及改善城市大氣環(huán)境的最有效途徑之一。電動(dòng)汽車是指以動(dòng)力電池為動(dòng)力，用以電動(dòng)機(jī)和控制器為主的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛，工作原理為：動(dòng)力電池→電流→電力調(diào)節(jié)器→電動(dòng)機(jī)→動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)→驅(qū)動(dòng)汽車行駛，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)整車的運(yùn)行性能起著關(guān)鍵作用，而加載試驗(yàn)臺(tái)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最直接考核設(shè)備，能為整車設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，本課題將研究一套具有節(jié)能回饋功能的電動(dòng)汽車加載試驗(yàn)臺(tái)。

一、試驗(yàn)臺(tái)的組成結(jié)構(gòu)

加載試驗(yàn)臺(tái)共有加載器部分、扭矩轉(zhuǎn)速測(cè)量部分、電量測(cè)量部分、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部分和機(jī)械部分五個(gè)分系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)協(xié)作實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的牽引速度、牽引扭矩、回饋電壓、回饋電流、回饋效率等性能參數(shù)的檢測(cè)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

二、各分系統(tǒng)的功能和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

1 加載器部分

加載部分采用四象限交流變頻回饋加載器，由一臺(tái)交流變頻電機(jī)和一臺(tái)交流變頻回饋加載控制器組成。加載能量通過(guò)加載控制器回饋電源。

關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括：冷卻方式、電源要求、電網(wǎng)頻率、額定加載功率、額定加載扭矩、額定轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速、恒扭矩控制穩(wěn)定度、恒轉(zhuǎn)速控制穩(wěn)定度。

特點(diǎn)：可以四象限運(yùn)轉(zhuǎn)，即既可以作發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以作電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；既可以正向加載，也可以反向加載（饋電）；在額定轉(zhuǎn)速以下可以保持恒扭矩加載（零轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)），額定轉(zhuǎn)速以上可以恒功率加載；可以【恒扭矩（加載）/恒轉(zhuǎn)速（倒拖）】?jī)煞N工作方式以適應(yīng)不同測(cè)試需要。要求轉(zhuǎn)速閉環(huán)加載，在低速時(shí)可以穩(wěn)定加載；恒扭矩和恒轉(zhuǎn)速控制在全程轉(zhuǎn)速和扭矩范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠。

2 扭矩轉(zhuǎn)速測(cè)量部分

扭矩測(cè)量是測(cè)量主要部件，對(duì)最終測(cè)量數(shù)據(jù)的精度起著決定性作用，選用高可靠的應(yīng)變式扭矩傳感器，保證其在高、低轉(zhuǎn)速以及正反轉(zhuǎn)速下具有同樣的扭矩特性，響應(yīng)快，調(diào)零方便，穩(wěn)定性好，一般配備多種種不同量程傳感器以保證精度，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括：扭矩測(cè)量范圍、扭矩測(cè)量精度、轉(zhuǎn)速范圍和過(guò)載能力（在120%額定扭矩范圍內(nèi)保精度測(cè)量和瞬時(shí)沖擊不高于300%額定扭矩不破壞傳感器）。

3 電量測(cè)量部分

變頻器電量測(cè)量?jī)x：電動(dòng)汽車電機(jī)多為PWM變頻驅(qū)動(dòng)，其PWM電量的測(cè)試，普通工頻電量?jī)x表不可靠，選用高檔精密測(cè)量設(shè)備。

變頻電流互感器：普通工頻互感器不能應(yīng)用于變頻電流測(cè)試，必須選用變頻專用電流傳感器。

4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部分

扭矩、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、功率、功率因數(shù)、工頻等通過(guò)儀表的接口485/232自動(dòng)采集，溫度、電阻鍵盤鍵入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示、報(bào)表、曲線擬合、打印等。

電動(dòng)汽車電機(jī)試驗(yàn)軟件，在變頻電機(jī)測(cè)量參數(shù)基礎(chǔ)上增加直流電量測(cè)試、饋電功能測(cè)試等功能，試驗(yàn)方法及項(xiàng)目參考GB/T18488.1，2-2006電動(dòng)汽車用電機(jī)及其控制器試驗(yàn)方法。

5 機(jī)械部分

采用T型槽鑄鐵平板安裝試驗(yàn)臺(tái)個(gè)主要部件，聯(lián)軸器采用彈性聯(lián)軸器。

三、可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目

各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目主要參考標(biāo)準(zhǔn)《GB/T18488.1，2-2006電動(dòng)汽車用電機(jī)及其控制器試驗(yàn)方法》、《GB1032-2005三相異步電機(jī)試驗(yàn)方法》、《GB/T22670-2008變頻器供電三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法》，主要進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)、效率試驗(yàn)和饋電試驗(yàn)。

負(fù)載試驗(yàn)：按《GB18488.2-2006》中5.4電機(jī)轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性及效率測(cè)試在額定電壓和額定負(fù)載下運(yùn)行，在完成額定點(diǎn)的效率測(cè)量后，測(cè)試電機(jī)小于額定轉(zhuǎn)速的恒轉(zhuǎn)矩特性和大于額定轉(zhuǎn)速的恒功率特性。整個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性的測(cè)量值應(yīng)在十點(diǎn)以上.該試驗(yàn)實(shí)際上同于變頻電機(jī)的扭矩-頻率特性曲線。

效率試驗(yàn)：在額定電壓、額定功率下，測(cè)定控制器輸入直流電壓電流功率、電動(dòng)汽車電機(jī)輸入變頻電壓變頻電流變頻功率和電機(jī)的輸出扭矩轉(zhuǎn)速功率，進(jìn)而計(jì)算出控制器及電機(jī)效率。

饋電試驗(yàn)：按《GB18488》中5.5條（3），可以非常方便的采用發(fā)電試驗(yàn)方法進(jìn)行，交流變頻回饋加載器以【恒扭矩】或【恒轉(zhuǎn)速】拖動(dòng)在不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行。

結(jié)語(yǔ)

本節(jié)能回饋型電動(dòng)汽車加載試驗(yàn)臺(tái)具有控制精度高、控制容易、能拖動(dòng)、可以將加載過(guò)程中產(chǎn)生的電能回饋到電網(wǎng)重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，在滿足電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)性能檢測(cè)的同時(shí)也為用戶節(jié)約能源帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益，隨著國(guó)家節(jié)能環(huán)保要求的加強(qiáng)，該類型試驗(yàn)臺(tái)的普及將會(huì)成為必然的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳清泉.現(xiàn)代電動(dòng)車、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.